浅析Nginx的工作模式及原理

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同Apache http server的Perfork工作模型类似，Nginx也有master,worker进程的概念。

第一，很显然，启动Nginx，就必须在端口启动监听服务，也就是套接字（ip+port），通常Nginx作为WEB SERVER和反向代理服务器都会在80端口监听。在LINUX上，要开启<1024端口的监听服务，必须用特权身份运行，也就是说master进程应该以root身份启动。

第二，那么master进程主要的职责是什么？

读取并验证配置信息。

创建，绑定，关闭套接字。

启动，终止，维护worker进程的个数。

master负责管理worker进程，这一点好理解，需要注意的是master在处理配置信息这一块。

假设nginx已经启动，我们更改配置文件后reload，如果这个配置文件语法有误，nginx会怎么做？

如果这个配置文件OK，nginx又会怎么做？

如果配置文件有误,reload后，master会提示配置错误，并不会影响请求的处理。

如果配置文件OK，reload后，什么时候生效呢？

Nginx支持热部署

如果主配置文件发生改变，那么并不会立刻影响到WORKER进程，而是MASTER等到WORKER进程的连接请求处理完毕后KILL掉这个WORKER进程，然后重新生成一个WORKER进程，这样这个WORKER进程就将以新的配置启动了。也就是说，老的连接用老的配置，新的连接用新的配置。重新加载配置文件不会中断正在处理的请求。

第三，worker进程是干嘛的？我们应该有多少个Worker进程？每一个Worker进程中有多少个线程？

在Nginx中，连接请求由为数不多的几个仅包含一个线程的进程worker以高效的回环机制进行处理，而每个worker可以并行处理数千个的并发连接和请求。

Worker进程的个数，这个是可以配置的，但是一般而言，个数应该和CPU个数一致性，主要是为了CPU的进程切换。

那么Worker进程是做什么的?

接受，传入并处理来自客户端的连接；

提供反向代理等功能；

第四，worker进程如何处理请求的？

当一个请求来了，那么多个worker进程，谁去处理，还是几个一起处理？如何处理？

首先，要清楚的是，一个请求可以由一个worker进程处理并只能由这个worker进程完全处理。

Nginx在内部其实是维护了一个accept_mutex，其实就是一个锁，确保在某一时刻，一个请求只能被一个worker进程捕获。当一个worker进程在accept这个连接之后，就开始读取请求，解析请求，处理请求，产生数据后，再返回给客户端，最后才断开连接，这样一个完整的请求就是这样的了。

Nginx采用了异步非阻塞事件驱动的方式来处理请求的，只要我们设置好WORKER进程个数与CPU的亲缘性绑定，那么就能减少CPU在进程间切换所花费的时间以及切换带来的进程的保存/恢复现场，同时，由于Nginx中一个worker里面只有一个线程，也避免了线程的上下文切换。

第五，异步/非阻塞/事件驱动

我们知道，很多请求来了，他们大多需要读写数据，发生IO请求，此时程序就会发生中断，如果此时我们一直等待IO调用结束，才继续工作，那么这种就是阻塞的，那么很显然很多请求来了，都处于等待状态，CPU就将处于空闲状态，为了提供高并发的能力，Nginx采用的是非阻塞的方式。如果发生IO中断，那么你去做你的事情，但是过一段时间来看看IO调用是否结束，这就是非阻塞：你可以做更多的事情，但是你得时不时的检查中断状态，带来的开销也不小。

为了更高效，Nginx利用了LINUX的EPOLL模型（其他系统类似）：

EPOLL模型，提供一种事件驱动机制，它可以监控多个事件是否准备好了，如果准备好了，那么就放入EPOLL队列中。这种机制是异步的。通过这样，WORKER进程只需要循环处理EPOLL队列中的请求，我们只需要在请求间不断切换，而这种切换是不需要付出什么代价的，通过这种循环处理已经准备好的请求，从而Nginx可以高效的处理高并发的问题。

(完)

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